力場防護罩：并非只存在于科幻故事中

四川省南充市纖維檢驗所 陳春全

力場防護罩：并非只存在于科幻故事中

四川省南充市纖維檢驗所 陳春全

在著名的科幻電影《星際迷航》中，最引人注目的無疑就是寇克艦長駕駛的星艦了。但在現實中，想要制造出真正意義上的星艦，人類還面臨許多尚未攻克的難題。比如說，高效的動力與能源系統、封閉式生物循環系統等等。即便不考慮這些，也可想而知太空旅行中充滿了危險：與小行星相撞，微小的隕石撞上艦體，甚至還可能遇到武裝到牙齒的外星人……

如果有一種防護措施既能夠抵擋敵方的武器，又可以摧毀太空中漂浮的異物，那會是什么呢？在諸多科幻小說和電影中，力場防護罩都是保護宇航飛船自身安全的主要工具。實際上，力場防護罩的概念雖然出自于科幻故事，但它卻是我們最有可能實現的星艦技術之一。

等離子體

宇航飛船面臨的首要威脅，預想中應該是小行星、隕石以及敵方的導彈和炮火。想要對付這些威脅的最佳方法無疑是將它們通通氣化。現實中，唯一能夠實現這種效果的東西叫“等離子體”。它是由部分電子被剝奪后的原子及原子團被電離后產生的正、負離子組成的離子化氣體狀物質，又被稱之為“電漿”。

電漿是不同于固體、液體和氣體的物質第四態。太陽就是由電漿構成的，銀河中最絢麗燦爛的天體恒星和星云等也是。地球上，我們熟悉的閃電和北極光也都是等離子體。在恒星內部，電漿的溫度高達數百萬攝氏度，絕對能夠將一切物質在瞬間氣化。然而，自然界中的等離子體似乎并不會做規則運動，而且還無法控制。但幸運的是，電漿又是一種很好的導電體，我們利用經過巧妙設計的磁場，便可以對其進行捕捉、移動和加速。

在美國哥倫比亞大學的實驗室里，有一臺能夠控制等離子體的儀器，叫做“仿星器”。它其實是個巨大的電磁室，其內部的藍光便是電漿。“仿星器”里的電漿不像閃電般不規則且難以預測，它表現得很平靜，甚至可以說是很穩定。因為在這里面它是受到磁場控制的，完全受制于磁力線。而我們可以隨心所欲地設計磁力線，讓電漿跟隨磁力線變換形式。

不過，要完成對宇航飛船塑造電漿的工作，首先得在電漿產生器旁邊裝上數百個重負荷電磁鐵。同時，由于飛船形狀并不規則，我們還必須小心安排每一個磁場，使之能夠重疊并包裹住飛船的每一處曲面。最后，一旦啟動防護罩，宇航飛船就會被等離子體包住。

仿星器

激光柵欄

激光是20世紀以來，人類繼原子能、計算機、半導體之后的又一重大發明。激光將光子排列成同調的光束，只要我們將足夠多的能量注入其中，它就能夠以數千攝氏度的高溫摧毀任何物體。不過，激光束通常只有一支鉛筆那樣粗，想要保護宇航飛船這樣龐大的物體，我們就必須想辦法增加單一激光束的覆蓋面積。

在實驗室中，科學家利用一束激光和幾面鏡子，做出了一個激光束交叉、折射而形成的網格。而我們可以通過增加鏡子和激光束的數量，做出一個更大的激光網格陣列，或者說是一個足以覆蓋宇航飛船全部面積的“激光柵欄”。任何通過激光柵欄的固體物質，都會被激光產生的高溫瞬間氣化。

不過，要想在現實中得以實施，卻也面臨著工程量浩大的問題。因為要想對宇航飛船進行全覆蓋，至少需要幾十甚至上百個激光發射源，以及上千面用于折射激光的鏡子。同時，還需要在飛船上按照經過詳細計算所確定的位置，對它們進行逐一安裝。

并且，激光柵欄也難免會存在一定的空隙。如果敵方的導彈足夠小，小到可以穿過激光柵欄中的縫隙，那么對飛船仍然能夠產生致命的威脅。解決這個問題的最佳辦法是在激光柵欄內部再增加第二層防護措施，它要非常堅固并且編制緊密，足以抵擋最微小的槍彈攻擊。

碳納米織物

世界上最堅韌的合成物，眼下非碳納米管莫屬。碳納米管，又名“巴基管”，是一種具有特殊結構的一維量子材料。它主要是由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。碳納米管非常纖細，只有五十個原子的寬度，相當于我們頭發絲的兩萬分之一粗細。用碳納米管織成的布料比棉布還輕得多，但它的強度和韌性都是其他紡織品無法比擬的。

目前，美國麻省理工學院已經能夠用碳納米管織造出整幅寬度的面料。而受到美軍資助的這一項目，仍然被列為機密的軍事計劃。因此我們無法得知，美軍要利用這些高強度織物去做些什么。不過，我們知道這種利用尖端科技生產的布料，是由數十億根碳納米管隨機交疊織造而成的。

科學家現在已經能夠制造出1毫米以上的碳納米管。但可以預見的是，不久之后他們便能制造出數十厘米甚至更長的碳納米管。到那個時候，碳納米管織物蒙皮將成為宇航飛船第二層防護罩的最理想材料。

碳納米管

感光變色材料

對于資深的科幻迷們來說，肯定知道在宇宙飛行這種復雜的環境中，飛船面臨的威脅不僅只有導彈和太空異物。寇克艦長的星艦被擊傷或者是擊毀，十有八九都是敵方的激光武器所為。

按照我們的預想，即使是安裝了等離子體防護罩、激光柵欄以及碳納米管織物蒙皮的飛船，都無法抵御激光武器的攻擊。激光無法阻擋激光，這是一個常識。因為激光沒有質量，就好像兩只手電筒的光交叉而過，它們無法擋住彼此。也就是說，一旦飛船遭到激光武器的攻擊，敵方的激光就會穿過激光柵欄，一舉擊毀我方的飛船。

但現實中，能夠抵御激光攻擊的材料其實已經存在。

在特殊光源環境中工作的人，大多都會配備一種特殊的眼鏡。在這種眼鏡的鏡片上涂抹有一層感光變色材料。所謂感光變色，就是說這種材料能夠對光起反應。在普通光線下，鏡片是透明的。但是，如果我們用紫外線等特殊光源對它進行照射，經過短短幾秒鐘時間，鏡片受照射部分的顏色就會變深。因此，這種材料能夠大量減少通過它們的特殊光源，并最終將這些不速之光完全阻擋，而我們只需將它們噴涂于飛船外表面就能成功抵御激光武器的攻擊。

一艘宇航飛船在完成了這一系列的力場防護罩安裝之后，基本上就算是做好了一切能夠預想到的防御準備工作。雖然我們的力場防護罩和寇克艦長的“企業號”星艦采用的偏折式防護罩還不盡相同，但其能夠產生的作用在某些方面已經超越了“企業號”星艦。

未來某一天，當你指揮著一艘宇航飛船在浩瀚的銀河深處只身航行時，突然發現敵艦正在逼近，你的第一個命令會是什么呢？當然是：“啟動防護罩！”